江苏省华罗庚中学单元测试高二物理试题(光学)

江苏省华罗庚中学单元测试高二物理试题（光学）班级＿＿学号＿＿姓名＿＿＿＿一、选择题1．如图所示，在双缝干涉实验中，设单缝宽度为h，双缝距离为d，双缝与屏距离为L，当采取下列四组数据中的哪一组时，可在光屏上观察到清晰可辨的干涉条纹(图中遮光筒没有画出)()A、h＝1cmd＝0.1mmL＝1mB、h＝1cmd＝0.1mmL＝10cmC、h＝1cmd＝10cmL＝1mD、h＝1mmd＝0.1mmL＝1m2．1923年美国物理学家迈克耳逊用旋转棱镜法较准确地测出了光速，其过程大致如下，选择两个距离已经精确测量过的山峰（距离为L），在第一个山峰上装一个强光源S，由它发出的光经过狭缝射在八面镜的镜面1上，被反射到放在第二个山峰的凹面镜B上，再由凹面镜B反射回第一个山峰，如果八面镜静止不动，反射回来的光就在八面镜的另外一个面3上再次反射，经过望远镜，进入观测者的眼中。如图2所示，如果八面镜在电动机带动下从静止开始由慢到快转动，当八面镜的转速为ω时，就可以在望远镜里重新看到光源的像，那么光速等于：（）A．4Lω/πB．8Lω/πC．16Lω/πD．32Lω/π3．大气中空气层的密度是随着高度的增加而减小的。从大气外射来一束阳光，如图5所示的四个图中，能粗略表示这束阳光射到地面的路径的是：（）4．目前，一种用于摧毁人造卫星或空间站的激光武器已研制成功。如图6所示，某空间站位于地平线上方，现准备用一束激光射向该空间站，则应把激光器：（）A．沿视线对着空间站瞄高一些B．沿视线对着空间站瞄低一些C．沿视线对准空间站直接瞄准D．条件不足，无法判别5．如图20所示，一根粗细均匀的半圆形玻璃棒，折射率为1.5，半径为R。两端面A、B均为正方形，宽度为d。令一束平行光垂直于端面A入射，要使入射光线全部从另一端面B射出，则R与d之比的最小值应为：（）A．2B．1C．3D．1.5．如图27所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样（灰黑色部分表示亮纹）。则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是：（）A．红黄蓝紫B．蓝紫红黄C．红紫蓝黄D．蓝黄红紫7．两束彼此平行的单色光a、b从空气射入水中发生折射的光路如图所示，其中折射角α＞β，下列说法中正确的是：（）A、a光的光子的频率大于b光的光子的频率B、在水中b光的速度较大C、在真空中a光的速度较大D、若光从水中射向空气，光束a的临界角一定比光束b的临界角大8．如图10所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为的细激光束在真空中沿直线BC传播，由玻璃球表面的C点经折射进入小球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中。已知∠COD＝120º，玻璃球对该激光的折射率为3，则下列说法中正确的是：（）A．激光束的入射角α＝60ºB．光在穿过玻璃球的过程中频率逐渐变低C．此激光束在玻璃球中穿越的时间为3R/c（其中c为真空中的光速）D．改变入射角α的大小，细激光束不可能在球的内表面发生全反射9．如图16所示，截面为ABC的玻璃直角三棱镜放置在空气中，宽度均为d的紫、红两束光垂直照射三棱镜的一个直角边AB，在三棱镜的另一侧放置一平行于AB边的光屏，屏的距离远近可调，在屏上出现紫、红两条光带，可能是：（）A．紫色光带在上，红色光带在下，紫色光带较宽B．紫色光带在下，红色光带在上，紫色光带较宽C．红色光带在上，紫色光带在下，红色光带较宽D．红色光带在下，紫色光带在上，红色光带较宽10．如图21甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图21乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是：（）A．干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B．干涉现象是由于凸透镜与玻璃之间空气膜的上表面反射光和空气膜的下表面反射光叠加形成的．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的11．下列说法正确的是：（）A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D．雨后的彩虹是由于光的色散现象形成的二、填空题12．某同学在做“用双缝干涉测光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐A条纹中心时（图1），游标卡尺的示数如图（3）所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时（图2)，游标卡尺的示数如图（4）所示。已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图（3）中游标卡尺的示数为＿＿mm。实验时测量多条干涉条纹宽度的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，所测光波的波长为＿＿＿m。（保留两位有效数字）13．如图，用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC；在垂直AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像＿＿＿＿，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，P4＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，记下P3、P4的位置。移去大头针和三棱镜，过P3、P4作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°，则该透光物质的折射率n为＿＿＿＿。14．在用双缝干涉测光的波长的实验中，准备了下列仪器：A．白炽灯B．双窄缝片C．单窄缝片D．滤光片E．毛玻璃光屏（1）把以上仪器安装在光具座上，自光源起合理的顺序是＿＿＿＿＿＿＿＿＿（填字母）；（2）在某次实验中，用某种单色光通过双缝在光屏上得到明暗相间的干涉条纹，其中亮纹a、c的位置利用测量头上的分划板确定，如图31所示。其中表示a纹位置（图甲）的手轮读数为＿＿＿＿mm，c纹位置（图乙）的手轮读数为＿＿＿mm；（3）已知双缝间的距离为0.18mm，双缝与屏的距离为500mm，则单色光的波长为＿＿μm。三、计算题15．雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是阳光照射到空气中弥漫的水珠上时出现的现象，在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路。一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为的球，球心O到入射光线的垂直距离为d，水的折射率为n。(1）在图上画出该束光线射入水珠内径一次反射后又从水珠中射出的光路图。(2)求这束光线从射向水珠到射出水珠一次偏转的角度（用反三角函数表示）。16．某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图38，其中纤芯材料的折射率n1＝2，包层折射率n2＝3，光纤长度为33km。（已知当光从折射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角θ1、折射角θ2间满足关系：n1sinθ1＝n2sinθ2）（1）试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去；（2）若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利用光纤发回发射基地经瞬间处理后转化为指令光信号返回导弹，求信号往返需要的最长时间．．如图41所示，光从长方体透明介质的上表面AB射入，射到侧面AD上（设AD边很长），讨论下列问题：（1）不管入射角多大，要使光均不能从AD面射出，则介质的折射率应满足什么条件？（2）当介质的折射率为n时，光可能从AD面射出，要使光真正从AD面射出，则必须满足什么条件？18．如图42所示的圆柱形容器中盛满折射率n＝2的某种透明液体，容器底部安装一块平面镜，容器直径L＝2H，在圆心正上方高度h处有一点光源S，要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，h应该满足什么条件？参考答案一、选择题题号1234567891011答案DBBCACDADCDBCBD二、填空题12．11.7求相邻明条纹间距的平均值，减小误差6.3×10－7m13．被P2挡住挡住P1、P2的像挡住P3及P1、P2的像214．（1）ADCBE（2）1.790～1.7924.940～4.942（3）0.567三、计算题15．解析：光线经二次折射和一次反射角度之间关系如图所示：由几何关系得sini＝d/R，第一次折射应用折射定律得：sini＝nsinr，解得sinr＝d/nR。从图中可以看出，第一次折射光线偏转ri1，第二次折射光线偏转ri12，反射偏转r23，所以从光线射入到射出共偏转角度为rirriri422)()(321＝)arcsin(4)arcsin(2nRdRd16．解析：（1）当左端面入射角i＝90°时，折射角最大为r，在光纤和包层间的入射角为，由几何关系r＝90°，只要满足≥C就不会“泄漏”，由端面折射应用折射定律得sin90°＝n1sinr，n1＝2代入得r＝30°，＝60°；由侧面折射应用折射定律得:n1sinC＝n2sin90°，代入n2＝3，得C＝60°，满足＝C，所以不会泄漏。（2）光在光纤中的传播速度为v＝c/n，最长时间对应最长路程，而所有信号传播的最长路程为s＝L/sinC＝Ln1/n2，往返一次最长时间t＝2cnLn221/，代入数据得t＝8×10－5s。irrrriOdR．解析：（1）设透明体的折射率为n，由端面入射角为90°在AD面不泄漏就行，在端面应用折射定律得sin90°＝nsinr，得sinr＝1/n，在侧面AD满足sin≥sinC，由几何关系得r90°，联立上面方程解之得n≥2；（2）光能从AD面射出，折射率n＜2，由题意得sin＜sinC，端面应用折射定律得sini＝nsinr，r＝90°，以上方程解之得sini＞12n，所以要从AD面射出入射角应满足)1arcsin(902ni18．解析：由题意知，液体产生全反射的临界角为30°，所以从光源直接射到液面的光有一部分发生全反射，即不能在所有液面处看到光源S。只有光源的光从平面镜反射后再从液面射出才有这种可能。光路图如图所示。只要i≤C，就在液面上任意位置能够观察到点光源S发出的光。所以sini≤sinC，由数学知识可知，tani≤tanC，由右图几何关系可得：tani＝hHHhHL2/(由题意L＝2H)，由sinC＝1/n＝1/2，则tanC＝3/1，代入tani≤tanC，解之得h≥H)13(，而由图可以看出Hh，所以h满足的条件为H＞h≥H)13(。iirrSh